空心薄壁钢管混凝土局部稳定性研究

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近年来,由于空心钢管混凝土不仅可以充分发挥钢钢管和混凝土两种材料的优点,而且具有自重轻,便于施工和较高的经济效益等一系列优点,已被广泛应用于工程实践中。随着高性能钢材和高性能混凝土材料在空心钢管混凝土在工程中的日益广泛应用,空心钢管混凝土中钢管逐渐呈现薄壁化的趋势。工程实践表明,在钢管混凝土工程中采用薄壁钢管,可以减少钢材用量,减轻焊接工作量,达到降低工程造价的目的。但随着钢管截面宽(径)厚比越来越大,当轴向压力较大时,钢管管壁就有可能发生局部屈曲,从而大大降低了整个构件的承载力与延性,因此对空心钢管混凝土局部屈曲问题的研究已成为热点问题之一。本文采用有限元软件ABAQUS对已有的空心钢管混凝土的试验进行了模拟分析,并将有限元结果与试验结果进行比较分析,验证了有限元模型正确性。为了在有限元分析时,比较方便地判断出空心薄壁钢管混凝土是否发生局部屈曲破坏,本文提出了屈强系数概念。这样可以通过分析不同情况下屈强系数的值来对空心薄壁钢管混凝土的局部稳定性能进行分析研究。本文分别分析研究了粘结力,钢管强度,混凝土强度,空心率和宽(径)厚比等参数变化对空心薄壁钢管混凝土局部屈曲性能的影响,并定量地确定出了不同截面形式的空心薄壁钢管混凝土局部屈曲时宽(径)厚比限值,为以后设计提供了依据。此外,本文还分别对不同截面形式空心薄壁钢管混凝土的局部稳定性能与其对应的空钢管局部稳定性能的进行了分析比较,研究了空心薄壁钢管混凝土中由于内填混凝土的存在,对构件局部稳定性能的影响程度。
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